DE4428518C2 - Ringfixateur zur externen Fixierung und Reposition von Knochenfragmeten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ringfixateur nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, der in der medizi­ nischen Behandlung bei Frakturen, Kallus-Distraktio­ nen sowie beim Ausgleich von Schiefstellungen der Knochen anwendbar ist.

Aus der DE 40 13 822 A1 ist ein Knochenfixationssystem bekannt, bei dem durch den gebohrten Knochen geführte Drähte an zwei in einem Abstand gehaltenen Ringen klemmend befestigt sind. Der Abstand der Ringe ist mit zwischen diesen angeordneten verstellbaren Distanzelementen einstellbar. Je nach eingestellter Länge der Distanzelemente sind der Abstand der beiden Ringe und die Neigung zueinander veränderbar. Bei der daraus vorbekannten Lösung ist es jedoch äußerst schwer und unter den Bedingungen in einem Operations­ saal nahezu ausgeschlossen, daß die Ringe so zuein­ ander ausgerichtet werden, daß eine exakte Einstel­ lung der Drähte mit optimaler Spannung erreicht wird.

In der FR 25 76 774 ist ein Ringfixateur beschrieben, bei dem der Abstand zweier Ringebenen mittels Ver­ stellelementen einstellbar ist. Dabei sind die Ver­ stellelemente an den Ringebenen mit Gelenken gehalten und die die Kräfte auf den Knochen übertragenden Drähte an den Ringebenen befestigt.

Erschwerend wirkt sich dabei aus, daß die Bohrungen durch den Knochen, durch die die Drähte geführt wer­ den sollen, nie so genau erzeugt werden können, daß die gewünschte Winkellage erreicht wird.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung einen Ringfixateur dahingehend zu verbessern, daß er in der Lage ist, Richtungsfehler der durch den Knochen geführten Dräh­ te auf einfache und exakte Weise auszugleichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbil­ dungen der Erfindung ergeben sich aus den in den un­ tergeordneten Ansprüchen genannten Merkmalen.

Mit dem Einsatz von mindestens sechs Verstellelemen­ ten, die so mit den beiden Ringebenen, an denen die Drähte, die die Knochen halten, befestigt sind, ge­ lenkig verbunden sind, daß jeweils benachbarte Ver­ stellelemente nicht parallel zueinander, dreieckför­ mig oder trapezförmig zwischen den Gelenken an den Ringebenen angeordnet sind, kann die Lage der zwei Ringebenen exakt zugeordnet werden.

Die Verwendung von sechs Verstellelementen (Hexapo­ den) reicht jedoch für die erforderliche Einstellge­ nauigkeit aus.

Dabei sind jeweils zwei benachbarte Verstellelemente zumindest benachbart an der Ringebe­ ne gelenkig gehalten, so daß insgesamt an jeder Ringebene drei Angriffspunkte in Doppelgelenkform vorhanden sind, die bei Veränderung der Länge der Verstellelemente die Lage und den Abstand der Ring­ ebenen zueinander definiert verändern. Dabei kann jeweils nur ein Verstellelement oder auch mehrere Verstellelemente in ihrer Länge variiert werden.

Es können aber auch an einer Ringebene, wie bereits beschrieben drei Gelenkpunkte und an der anderen Ringebene vier Gelenkpunkte vorhanden sein, um die erforderliche Einstellbarkeit zu erreichen.

Die Gelenke sollten die Bewegung der Verstellelemente um maximal drei Freiheitsgrade ermöglichen. Am gün­ stigsten ist es, wenn die Gelenke an einer Ringebene zwei und an der anderen Ringebene drei Freiheitsgrade für die Verstellelemente freigeben, um eine ausrei­ chende Bestimmung des Systems bei der Einstellung der Lage der Ringebenen zueinander durch die Veränderung der Länge der Verstellelemente zu sichern.

Da die selbstbohrenden Drähte in der Regel nicht wie gewünscht in vorgegebener Winkellage durch den Kno­ chen geführt werden können und unerwünschte Schräg­ stellungen ausgeglichen werden müssen, ist es günstig an jeder Ringebene mindestens zwei in einem Abstand voneinander gehaltene Einzelringe vorzusehen, die bevorzugt aus einem Kunststoffmaterial ausreichender Festigkeit bestehen. Die Ringe sind mit mehreren Ab­ standshaltern verbunden, die gleichzeitig für die Befestigung der Drähte und/oder der Verstellelemente genutzt werden können.

Dabei müssen die Abstandshalter variabel über den Umfang der Ringe verteilt werden können, um ihre Po­ sition auf die für das Spannen der Drähte erforderli­ che Stellung einzustellen.

Die Abstandshalter mit den Gelenken für die Verstell­ elemente bzw. die Gelenke allein sollten bevorzugt in einem Winkel von 120° an den Ringen angeordnet sein, um die Berechnung für erforderliche Verstellungen zu vereinfachen.

Ist es erforderlich die beiden Ringebenen sehr dicht aneinander anzuordnen, können die Verstellelemente auch durch die Ringe oder außen an ihnen vorbei ge­ führt werden und die Gelenkpunkte an den voneinander abgewandten Seiten der Ringe angeordnet sein.

Es können auch verschiedene Sätze von Abstandshaltern verwendet werden, die verschiedene vorgegebene Ab­ stände der Ringe jeder Ringebene sichern, um eine An­ passung an unterschiedliche Körpermaße zu erreichen. Die Abstandshalter können auch eine weitere oder meh­ rere zusätzliche Aufnahmen aufweisen, in die ein wei­ terer Ring für die Ringebene, zur Erhöhung der Festigkeit oder als weitere Befestigungsmöglichkeit für den/die Drähte, eingesetzt werden kann. Diese zusätzliche Aufnahme kann jedoch auch direkt als Mit­ tel zur Befestigung für ein weiteres Fixierelement verwendet werden.

Die einfache, genaue Positionierung der Abstandshal­ ter, die einen ausreichenden Halt gewährt, wird durch eine regelmäßige, umlaufende Konturierung an mindestens einer der Flächen der Ringe erreicht, in die die entsprechend dieser Konturierung ausgebilde­ ten Abstandshalter eingreifen und so ein Verschieben verhindert wird. Zusätzlich können an den Ringen Mar­ kierungen vorhanden sein, die bevorzugt als Gradein­ teilung ausgeführt sind, um die Positionierung der für die Befestigung der Drähte erforderlichen Befe­ stigungselemente zu vereinfachen und ein schnelles, unkompliziertes Ablesen der tatsächlichen Position der Drähte zu ermöglichen.

Ähnliche Markierungen sollten zu dem gleichen Zweck an den einzelnen Verstellelementen vorhanden sein, die als Maß für den Abstand und die Neigung der Ring­ ebenen zueinander verwendet werden.

So ist es möglich die abgelesenen Werte zusammen mit den über beispielsweise eine Röntgenauswertung ermit­ telten Lagedaten der Knochenfragmente in eine Aus­ werteeinheit einzugeben, in der rechnerisch ermittelt wird, wie die Länge der Verstellelemente verändert werden muß, um den Ringfixateur so auszurichten, daß die richtige Stellung eingehalten wird. Beispielswei­ se kann im Falle einer Kallus-Distraktion eine Vor­ gabe für den Patienten erstellt werden, die von die­ sem selbständig durch entsprechende tägliche Einstel­ lung der Länge der jeweiligen Verstellelemente reali­ siert wird. Damit ist verbunden, daß der erforderli­ che stationäre Aufenthalt in Kliniken verkürzt werden kann.

Neben der manuellen Verstellmöglichkeit der Verstell­ elemente können diese auch motorisch, beispielsweise mit Schrittmotoren oder mit Hilfe von Arbeitszylin­ dern, in denen Fluide, die für die Veränderung der Länge sorgen, eingesetzt werden. Bei einer solchen Ausführungsform der Erfindung kann die bereits er­ wähnte Auswerteeinheit mit einer Steuereinheit gekop­ pelt werden, die die ermittelten Ergebnisse auf die Verstellelemente überträgt und die erforderlichen Veränderungen der Länge der einzelnen Verstellelemen­ te direkt nach Erfassung und Auswertung entsprechend der tatsächlichen Lagedaten vornimmt.

Es können auch Sensoren angebracht werden, die die Lage der einzelnen Elemente der Auswerte- und Steuer­ einheit direkt zur Verfügung stellen und eine voll­ automatische Einstellung ermöglichen.

Bei gegenüber der radialen Richtung der Ringebene geneigten Drähten kann die Verwendung eines Richtge­ sperres ein Einhalten der optimalen Zugrichtung des Drahtes sichern, mit dem ein Verrutschen des Drahtes beim Spannen und in fixierter Stellung verhindert wird.

Für die Befestigung der Drähte sind selbsthemmende Klemmeinrichtungen geeignet, da sie bei der Operation am einfachsten zu handhaben sind. Desweiteren bieten sie den Vorteil, daß die Klemmkraft mit steigender Zugkraft der Drähte erhöht wird, jedoch auch ein re­ lativ leichtes Lösen der Klemmung möglich ist. Als Klemmelement können Keile, konusförmige Elemente oder Klemmplatten zur Anwendung kommen.

Nachfolgend soll die Erfindung an Hand von Aus­ führungsbeispielen näher erläutert werden.

Dabei zeigt Fig. 1 Einen erfindungsgemäßen Ringfixa­ teur mit sechs Verstellelementen, die jeweils symmetrisch an einer Doppelringanordnung angreifen;

Fig. 2 einen Ringfixateur mit nicht sym­ metrischer Anordnung der Verstel­ lelemente;

Fig. 3 eine Seitenansicht einer Ringebe­ ne, bei der zumindest zwei Ab­ standshalter mit einem Richtge­ sperre versehen sind und der ge­ spannte Draht in dieser Ansicht parallel zu den Ringen ausgerich­ tet ist;

Fig. 4 eine Seitenansicht, wie in Fig. 3 mit schräg gespanntem Draht;

Fig. 5 eine Schnittdarstellung eines selbsthemmenden Befestigungsele­ mentes mit einem Klemmkeil;

Fig. 6 eine Schnittdarstellung eines selbsthemmenden Befestigungsele­ mentes mit einer Klemmplatte;

Fig. 7 eine Draufsicht auf einen Ringfi­ xateur mit einseitig konturierten Ringen und

Fig. 8 eine Draufsicht auf einen Ringfi­ xateur mit zweiseitig konturier­ ten Ringen.

Die Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Ringfixa­ teur 11, der aus zwei, aus jeweils zwei Ringen 4' und 4'' gebildeten Ringebenen 4 besteht, die mit Ver­ stellelementen 6 verbunden sind. Die Verstellelemente 6 sind mit Gelenken 7 an mindestens einem der Ringe 4' oder 4'' jeder Ringebene 4 befestigt und dreieck­ förmig angeordnet. Bevorzugt wird ein Winkel von 120° über den Ringumfang eingehalten, den die Anordnung der jeweils drei Gelenke 7 pro Ringebene 4 vorgeben.

Durch die Knochenfragmente 1 sind je Ringebene 4 zwei Drähte 2 geführt, die günstigerweise nahezu orthogo­ nal zueinander ausgerichtet sein und zur Achse der Knochen 1 einen rechten Winkel bilden sollten. Da dies in der Regel praktisch nicht gelingt, erfolgt die Befestigung der Drähte 2 mit Befestigungselemen­ ten 5, die bevorzugt an Abstandshaltern 3 vorgesehen und in ihrer Lage entlang des Umfangs der Ringe 4' und 4'' und entlang der Achse der Abstandshalter 3 variierbar sind, so daß eine Anpassung an die tat­ sächliche Winkellage der Drähte 2 erreichbar ist. Für den Winkelausgleich von in Schrägstellung durch den Knochen 1 geführten Drähten 2 können an den Befesti­ gungselementen 5 zusätzliche Elemente, wie z. B. Ku­ geln, Halbkugeln, elastische Elemente bzw. Gelenke eingesetzt werden.

Die Abstandshalter 3 können in verschiedener Form ausgebildet sein. So können die Gelenke 7, die für die Befestigung der Verstellelemente 6 erforderlich sind, integriert sein und/oder die Befestigungsele­ mente 5 für die Drähte 2 aufweisen oder wie der Ab­ standshalter 8 ausgebildet sein, der für eine zusätz­ liche Fixierung mit einem zusätzlichen Draht 9 oder einer Schraube sorgt. Der Abstandshalter 8 kann je­ doch auch so ausgebildet sein, daß ein zusätzlicher dritter nicht dargestellter Ring zur Erhöhung der Stabilität des Ringfixateurs 11 aufgenommen werden kann.

Die Einstellung der Ringebenen 4 erfolgt durch Varia­ tion der Länge der Verstellelemente 6, so daß die über die Drähte 2 auf die Knochenfragmente 1 wirken­ den Kräfte in die für den Heilungsprozeß richtige Richtung wirken. Dabei kann der Abstand und die Nei­ gung der Ringebenen 4 zueinander äußerst variabel und stufenlos eingestellt werden, so daß sämtliche Richtungsfehler der Drähte 2 und damit auch der Kno­ chenfragmente ausgeglichen oder während des Heilungsprozesses Korrekturen vorgenommen werden kö­ nnen.

Der in der Fig. 2 dargestellte Ringfixateur 11 ent­ spricht im wesentlichen dem, der mit der Fig. 1 be­ reits beschrieben wurde. Bei dieser Ausführung ist die Anordnung der Verstellelemente 6 nicht vollstän­ dig symmetrisch, da zwei benachbarte Gelenke 7, 7' für zwei benachbarte Verstellelemente 6 nicht direkt nebeneinander angeordnet sind. Eine ausreichende Ein­ stellgenauigkeit ist auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung gegeben.

Den Fig. 3 und 4 ist die Anordnung von selbsthem­ menden Richtgesperren 16 zu entnehmen, die die Anpas­ sung an geneigte Drähte 2, wie dies besonders der Fig. 4 zu entnehmen ist, ermöglichen. Der Draht 2 wird durch Bohrungen in speziell ausgebildeten Ab­ standshaltern 3 geführt und dort mit geeigneten Befe­ stigungsmitteln 16, wie z. B. Schrauben oder Klemmele­ menten, gespannt gehalten. Für einen sicheren Halt, der durch das Richtgesperre gesichert werden soll, ist zusätzlich eine Profilierung 15 an der Seite, an der das Befestigungselement 16 wirkt, vorgesehen. Die Profilierung 15 sorgt durch Formschluß dafür, daß ein Verrutschen des gespannten Drahtes verhindert wird. Bei der Darstellung gemäß Fig. 4 ist daß Richtge­ sperre mit dem profilierten Teil am Abstandshalter 3 seitlich verschoben, um der starken Neigung des Drah­ tes 2 zu entsprechen und den gespannten Draht 2 ohne Querkräfte zu halten.

Den Fig. 5 und 6 sind zwei Möglichkeiten einer selbsthemmenden Befestigung (Richtgesperre) des Drah­ tes 2 zu entnehmen. Dabei ist beim Beispiel nach Fig. 5 ein Klemmkeil 10 in eine Aufnahme eines Klemm­ elementes 17 gesteckt. Der Draht 2 wird durch eine Bohrung im Klemmelement 17 geführt, das sich an der profilierten Seite, wie bereits beschrieben (Fig. 3 und 4), am Abstandshalter 3 abstützt. Die Neigung des Klemmkeiles 10 und sein Widerlager im Klemmelement 17 sind so ausgerichtet, daß bei Zug des gespannten Drahtes 2, die Klemmkraft des Klemmkeiles 10 gegen den Draht 2 wirkt.

Bei dem in der Fig. 6 dargestellten Beispiel einer Drahtbefestigung wird der Draht 2 durch eine Bohrung in einer Klemmplatte 12, deren Durchmesser nur ge­ ringfügig größer als der Außendurchmesser des Drahtes 2 ist, geführt.

Die Klemmplatte 12 ist einseitig am Abstandshalter 3 gehalten und wird mittels der Reibung in der Bohrung durch die Zugkraft des Drahtes 2 in diese Richtung verbogen. Dadurch verkantet die Bohrungsachse gegen­ über der Achse des Drahtes 2. Durch dieses Verkanten wird der Draht 2 sicher gehalten. Zum Lösen wird die Klemmplatte 12 entgegen der Zugrichtung des Drahtes bewegt und die Verklemmung des Drahtes 2 bei nahezu paralleler Draht- und Bohrungsachse gelöst.

Bei dem in den Fig. 7 und 8 dargestellten Beispiel sind an den Innen- und/oder Außenflächen der Ringe 4' und 4'' eingearbeitete regelmäßige Konturierungen 18, 19 erkennbar. Mit deren Hilfe können die Abstandshal­ ter 3 definiert positioniert und in der gewünschten Stellung gehalten werden. Auf einfache Weise kann ein Stift, dessen Außendurchmesser auf die Konturierung der inneren Mantelfläche der Ringe 4' und 4'' abge­ stimmt ist, durch mindestens eine Bohrung im Ab­ standshalter 3 gesteckt werden. Dieser sperrt formschlüssig eine Bewegung des Abstandshalters 3 entlang des Umfangs der Ringe 4' und 4'', auch dann, wenn Kräfte durch den gespannten Draht 2 wirken soll­ ten.

Beim im Fig. 8 dargestellten Beispiel ist zusätzlich eine Konturierung 19 an den äußeren Mantelflächen der Ringe 4' und 4'' der Ringebenen 4 vorhanden, die eine Erhöhung der Stabilität des gesamten Systems sichert. Mit Hilfe der sicher gehaltenen Abstandshalter 3 kann ein unerwünschtes Verkanten der Ringe 4' und 4'' ge­ geneinander vermieden werden. Dies trifft auch für die Fälle zu, bei denen der Kraftangriff der Drähte 2 und/oder der Verstellelemente 6 außerhalb der durch die Ringe 4', 4'' gebildeten Ebene oder außerhalb des von den Ringen 4', 4'' eingeschlossenen Umfangs er­ folgt.

An den Ringen sind zur definierten Einstellung der Abstandshalter 3 und zum Ablesen ihrer eingestellten Position, nicht dargestellte Markierungen, bevorzugt in Form einer Gradeinteilung, aufgebracht.

Auch die Abstandshalter 3 sind bevorzugt aus einem Kunststoffmaterial gefertigt, um die Auswertung von Röntgenbildern nicht zu erschweren.

Claims (18)

1. Ringfixateur zur externen Fixierung und Reposi­ tion von Knochenfragmenten mit mindestens zwei in einem Abstand gehaltenen Ringen, an denen durch Knochen geführte Drähte befestigt sind, und der Abstand und die Stellung von zwei Ring­ ebenen (4) zueinander mit mindestens sechs Ver­ stellelementen (6) einstellbar ist, die mittels Gelenken (7) an den Ringebenen (4) befestigt sind, wobei jeweils benachbarte Verstellelemente (6) nicht parallel zueinander angeordnet sind, und die Ringebenen (4) aus mindestens zwei Einzel­ ringen (4', 4'') gebildet sind, die mit Ab­ standshaltern (3) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (3) Befestigungselemente (5) für den Winkelausgleich der Drähte (2) auf­ weisen.

2. Ringfixateur nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gelenke (7) in den Abstands­ haltern (3) integriert sind.

3. Ringfixateur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungselemente (5) die Drähte (2) selbsthemmend klemmen.

4. Ringfixateur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Befe­ stigungselemente (5) einen Klemmkeil oder Klemm­ konus (10) aufweisen.

5. Ringfixateur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Befe­ stigungselemente (5) eine Klemmplatte (12) auf­ weisen.

6. Ringfixateur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Verstellelemente (6) mittels fluidisch be­ triebener Zylinder verstellbar ist.

7. Ringfixateur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ver­ stellelementen (6) sichtbare Markierungen vor­ handen sind.

8. Ringfixateur nach einem der Ansprüche 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine exter­ ne Steuereinheit zur Verstellung der Länge der Verstellelemente (6) vorhanden ist.

9. Ringfixateur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach er­ folgter Anbringung des Fixateurs (11) am Knochen (1) die Position der Befestigungspunkte der Drähte (2) und die Lage des Knochens (1) erfaß­ bar sind.

10. Ringfixateur nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lagekoordinaten einer Aus­ werteeinheit zuführ- bzw. eingebbar sind.

11. Ringfixateur nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auswerteeinheit mit der Steu­ ereinheit verbunden ist.

12. Ringfixateur nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auswerteeinheit die Verstell­ daten für die Verstellelemente (6) ausgibt.

13. Ringfixateur nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelen­ ke (7) maximal drei Freiheitsgrade bei der Bewe­ gung der Verstellelemente (6) zulassen.

14. Ringfixateur nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gelenke (7) an einer Ringebene (4) zwei Freiheitsgrade und an der anderen Ring­ ebene (4) drei Freiheitsgrade bei der Bewegung der Verstellelemente (6) zulassen.

15. Ringfixateur nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (4', 4'') über mindestens eine Fläche umlaufend mit einer regelmäßigen Konturierung (18, 19) versehen sind.

16. Ringfixateur nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Ringen (4', 4'') Markierungen aufgebracht sind.

17. Ringfixateur nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzli­ che Aufnahmen (14) an den Abstandshaltern (3) vorhanden sind.

18. Ringfixateur nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab­ standshalter (3) für verschiedene Abstände der Ringe (4', 4'') ausgebildet sind.